基本信息
- 项目名称：
- 无线室内温度监测收发器
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品采用低功耗、低成本以及组网灵活等特点的ZigBee技术,结合热释电传感器以及DS18B20数字温度传感器,实现了自组网的无线温度监测。数据传输系统ZigBee的工作频段灵活，免执照，没有使用费。它的温度测量范围是可调的，最大测量范围-50℃—+150℃，适应于各种需要温度测量的工矿企业和家中。
- 详细介绍：
- 无线测温系统主要可分为协调器和节点两大部分。每个系统一般只有1个协调器，包括温度采集发送单元、射频数据接收单元、显示单元、电源模块及接口单元。节点分布在温度采集点，由数字温度传感器DS18B20、射频模块、天线及电池组成，LCD为可选。射频数据接收单元采用CC2430，LCD显示器，串口转USB模块直接接上位机，设计有数据传输接口，直接通过Internet或远程控制进行定时远距离数据传送。 另外，本作品还与人体红外（热释电）相结合，即采用热释电传感器充当控制开关，当其感应到室内有人体活动时，自动进行室内温度数据采集，否则终端节点将进入睡眠状态，这就导致了本作品具有极好的节能功效。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 我国北方地区的冬季供暖期间，因供暖质量引发的投诉问题一直困扰着政府部门、供暖公司和用户。为了减少用户投诉，及时监测用户室内温度，我们提出了设计“无线室内温度监测收发器”作品的想法。 设计思路： 本作品由协调器、终端节点和上位机系统三部分组成，分块设计。 作品制作的创新点： 1、采用新兴的无线传输技术； 2、采用热释电充当控制开关； 3、作品数据采集端尺寸小； 4、作品可实现的功能具有可扩展性； 5、接收节点的远距离传输方式可以灵活选择； 作品技术关键： 1、多个点测温数据的识别； 2、房间间壁墙对无线电波的阻挡引起的信号衰落、噪声等产生的数据传输误差的处理； 3、对连续发送数据引起的数据包丢失的处理； 4、接收节点接收数据远距离传输接口设计； 5、软件设计直接影响本作品制作的工作性能及效率。 作品主要技术指标： 温度测量范围：-40℃——85℃ 数据传输速率：250KB/s 数据传输范围：30米
科学性、先进性
- 温度测量是测量控制系统中最为普遍的，目前的温度测量系统大多采用基于单片机外加无线射频模块的技术方案。 本作品设计思想是利用无线个人区域网络的概念，利用室内多个温度采集节点建立几米到几十米距离范围内的无线传输，以实现室内温度的实时监测，如需更远距离的数据传送，可以通过接入互联网、有线电话、移动通信和GPRS实现远距离传输。 本作品突出的技术特点：是采用当前先进的ZigBee技术，选取Chipon AS 公司生产的芯片CC2430-F128，工作在全球免费的ISM频段2.4GHz。本作品还与人体红外（热释电）相结合，即采用热释电传感器充当控制开关，当其感应到室内有人体活动时，自动进行室内温度数据采集，否则终端节点将进入睡眠状态，这就导致了本作品具有极好的节能功效。 另外，本作品还可以通过并联不同性能的传感器实现不同的功能，如实现室内湿度测量，甲烷浓度测量等。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年5月30日，东北大学，辽宁省大学生课外学术科技作品答辩、作品展示。获一等奖（证书待发）。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物 视频 图片 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 使用时将终端节点安装在室内，协调器安装在室内或室外。 技术特点： 1、采用基于zigbee的cc2430芯片； 2、同时支持PCB陶瓷天线和SMA做外接天线； 3、采用人体红外作为传送控制方式； 技术优势： 所选CC2430芯片结合温度传感器和人体红外设备具有极好的节能功效和扩展空间。 作品的适应范围及推广前景的技术性说明： 作品采用的CC2430芯片工作在免费的2.4 GHz频段，可以适用于各种需要温度测量的场合。本作品扩展能力也不错，只要稍加处理即可应用于煤气，电压，湿度等多指标测量当中。 市场分析及经济效益预测： 以沈阳市为例，城市人口在500万左右，每个住户安装两个终端节点，保守估计本产品推广后，那么将会有近100万个终端节点需要安装，所需费用为1亿元左右。可见本作品具有广阔的市场空间。
同类课题研究水平概述
- 温度测量是测量控制系统中最为普遍的，目前大多采用基于单片机控制的有线温度测量或在此基础上外加无线射频模块的无线温度测量技术解决方案。 本作品采用的是新兴的无线个人域网技术——ZigBee技术，选用的芯片为挪威Chipon AS 公司CC2430-F128，CC2430-F128集合了一颗强大的鲁棒射频，可编程的微控制器，128K闪存和IEEE802.15.4，ZigBee两个软体，是一个典型的片上系统，该技术特点是功耗小、传输距离短、成本低、安装简单、传输可靠，简单灵活的组网方式。 ZigBee技术是近年来国内外学术界研究的热点问题之一，这从“中国期刊全文数据库”搜索得到的数据中可以清楚地看出。若以“Zigbee”作为关键词进行搜索，可以检索到的论文数达 676 篇（1994－2008年）。这676篇论文发表的时间分布是不均衡的。1994－2000年为0篇，2000-2005年为49篇，2005-2007年增加到349篇，2008年一年就有278篇；从外文数据库SpringerLink中，若以“Zigbee”作为关键词进行搜索，可以检索到的论文数达 606 篇。这充分表明，自2000年以来ZigBee技术日益受到人们的广泛关注，成为理论研究与实践的重点课题。 若以“Zigbee、温度”作为关键词进行模糊匹配搜索，可以检索到的论文数为1篇，题名为“基于PIC18F452单片机的无线Zigbee温度传感器设计”，其芯片选择与我们这款作品有较大差别。这说明我们这一作品在国内具有领先水平。 由于温度测量在各行各业都有需求，因此本作品具有的显著技术优势和特点，具有巨大的市场潜力。
